Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с элементами иттрия ( 39 Y) , тербия ( 65 Tb) или эрбия ( 68 Er) .
Иттербий,  70 Yb
Иттербий-3.jpg
Иттербий
Произношение/ Ɪ т ɜːr б я ə м / ( i - ТУР -bee-əm )
Внешностьсеребристо-белый; с бледно-желтым оттенком [1]
Стандартный атомный вес A r, std (Yb) 173,045 (10) [2] [3] [4]
Иттербий в периодической таблице
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумНихонийФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
-
↑
Yb
↓
Нет
тулий ← иттербий → лютеций
Атомный номер ( Z )70
Группагруппа н / д
Периодпериод 6
Блокировать  f-блок
Электронная конфигурация[ Xe ] 4f 14 6s 2
Электронов на оболочку2, 8, 18, 32, 8, 2
Физические свойства
Фаза на  СТПтвердый
Температура плавления1097  К (824 ° C, 1515 ° F)
Точка кипения1469 К (1196 ° С, 2185 ° F)
Плотность (около  rt )6,90 г / см 3
в жидком состоянии (при  т. пл. )6,21 г / см 3
Теплота плавления7,66  кДж / моль
Теплота испарения129 кДж / моль
Молярная теплоемкость26,74 Дж / (моль · К)
Давление газа
P  (Па)1101001 к10 тыс.100 тыс.
при  T  (K)7368139101047(1266)(1465)
Атомные свойства
Состояния окисления0, [5] +1, +2, +3 (  основной оксид)
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 1,1 (?)
Энергии ионизации
  • 1-я: 603,4 кДж / моль
  • 2-я: 1174,8 кДж / моль
  • 3-я: 2417 кДж / моль
Радиус атомаэмпирический: 176  пм
Ковалентный радиус187 ± 8 часов вечера
Спектральные линии иттербия
Прочие свойства
Естественное явлениеизначальный
Кристальная структурагранецентрированной кубической (ГЦК)
Скорость звука тонкого стержня1590 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширениеβ, поли: 26,3 мкм / (м · К) ( RT )
Теплопроводность38,5 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивлениеβ, поли: 0,250 мкОм · м (при  комнатной температуре )
Магнитный заказпарамагнитный
Магнитная восприимчивость+ 249,0 · 10 -6  см 3 / моль (2928 К) [6]
Модуль для младшихβ форма: 23,9 ГПа
Модуль сдвигаβ-форма: 9,9 ГПа
Объемный модульβ форма: 30,5 ГПа
коэффициент Пуассонаβ форма: 0,207
Твердость по Виккерсу205–250 МПа
Твердость по Бринеллю340–440 МПа
Количество CAS7440-64-4
История
Именованиепосле Иттерби (Швеция), где добывался
ОткрытиеЖан Шарль Галиссар де Мариньяк (1878)
Первая изоляцияКарл Ауэр фон Вельсбах (1906)
Основные изотопы иттербия
ИзотопИзбытокПериод полураспада ( t 1/2 )Режим распадаТовар
166 Ybсин56,7 чε166 тм
168 Yb0,126%стабильный
169 Ybсин32,026 дε169 тм
170 Yb3,023%стабильный
171 Yb14,216%стабильный
172 Yb21,754%стабильный
173 Yb16,098%стабильный
174 Yb31,896%стабильный
175 Ybсин4,185 гβ -175 Лю
176 Yb12,887%стабильный
177 Ybсин1.911 чβ -177 Лю
Категория Категория: Иттербий
  • Посмотреть
  • разговаривать
  • редактировать
| Рекомендации

Иттербий - химический элемент с символом  Yb и атомным номером  70. Это четырнадцатый и предпоследний элемент в ряду лантаноидов , который является основой относительной стабильности его степени окисления +2 . Однако, как и у других лантаноидов, его наиболее распространенная степень окисления +3, как в его оксиде , галогенидах и других соединениях. В водном раствореКак и соединения других поздних лантаноидов, растворимые соединения иттербия образуют комплексы с девятью молекулами воды. Из-за его электронной конфигурации с закрытой оболочкой его плотность, точки плавления и кипения значительно отличаются от таковых большинства других лантаноидов.

В 1878 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк выделил из редкоземельного элемента «эрбия» еще один независимый компонент, который он назвал « иттербия », для Иттерби , деревни в Швеции, недалеко от которой он обнаружил новый компонент эрбия . Он подозревал, что иттербия представляет собой соединение нового элемента, который он назвал «иттербием» (в общей сложности четыре элемента были названы в честь деревни, остальные - иттрий , тербий и эрбий ). В 1907 году новая земля «лютеция» была отделена от иттербия, из которой был выделен элемент «лютеций».(теперь лютеций ) был извлечен Жоржем Урбеном ,Карл Ауэр фон Вельсбах и Чарльз Джеймс . После некоторого обсуждения название Мариньяка «иттербий» было сохранено. Относительно чистый образец металла не был получен до 1953 года. В настоящее время иттербий в основном используется в качестве легирующей добавки для нержавеющей стали или активных лазерных сред и реже в качестве источника гамма-излучения .

Природный иттербий представляет собой смесь семи стабильных изотопов, которые в общей сложности присутствуют в концентрациях 0,3 частей на миллион . Этот элемент добывается в Китае, США, Бразилии и Индии в виде минералов монацита , эвксенита и ксенотима . Концентрация иттербия низкая, потому что он встречается только среди многих других редкоземельных элементов ; кроме того, он входит в число наименее распространенных. После извлечения и приготовления иттербий несколько опасен как раздражитель глаз и кожи. Металл пожаро- и взрывоопасен.

Характеристики [ править ]

Физические свойства [ править ]

Иттербий - мягкий, податливый и пластичный химический элемент, который в чистом виде имеет яркий серебристый блеск . Это редкоземельный элемент , который легко растворяется сильными минеральными кислотами . Он медленно реагирует с холодной водой и медленно окисляется на воздухе. [7]

Иттербий имеет три аллотропа, обозначенных греческими буквами альфа, бета и гамма; их температуры превращения составляют -13 ° C и 795 ° C [7], хотя точная температура превращения зависит от давления и напряжения . [8] Бета-аллотроп (6,966 г / см 3 ) существует при комнатной температуре и имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру . Высокотемпературный гамма-аллотроп (6,57 г / см 3 ) имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру. [7] Альфа-аллотроп (6,903 г / см 3 ) имеет шестиугольную форму.кристаллическая структура и устойчива при низких температурах. [9] Бета-аллотроп имеет металлическую электропроводность при нормальном атмосферном давлении, но становится полупроводником при воздействии давления около 16 000 атмосфер (1,6  ГПа ). Его удельное электрическое сопротивление увеличивается в десять раз при сжатии до 39 000 атмосфер (3,9 ГПа), но затем падает примерно до 10% от его сопротивления при комнатной температуре при давлении около 40 000 атм (4,0 ГПа). [7] [10]

В отличие от других редкоземельных металлов, которые обычно обладают антиферромагнитными и / или ферромагнитными свойствами при низких температурах , иттербий является парамагнитным при температурах выше 1,0 кельвина . [11] Однако альфа-аллотроп диамагнитен . [8] Иттербий с температурой плавления 824 ° C и точкой кипения 1196 ° C имеет наименьший диапазон жидких фаз из всех металлов. [7]

В отличие от большинства других лантаноидов, которые имеют гексагональную решетку с плотной упаковкой, иттербий кристаллизуется в гранецентрированной кубической системе. Иттербий имеет плотность 6,973 г / см 3 , что значительно ниже, чем у соседних лантаноидов, тулия (9,32 г / см 3 ) и лютеция (9,841 г / см 3 ). Его температуры плавления и кипения также значительно ниже, чем у тулия и лютеция. Это происходит из-за электронной конфигурации иттербия с закрытой оболочкой ([Xe] 4f 14 6s 2 ), из-за которой только два 6s-электрона доступны для металлической связи.(в отличие от других лантаноидов, где доступны три электрона) и увеличивает металлический радиус иттербия . [9]

Химические свойства [ править ]

Металл иттербий медленно тускнеет на воздухе, приобретая золотистый или коричневый оттенок. Тонкодисперсный иттербий легко окисляется на воздухе и в кислороде. Смеси порошкообразного иттербия с политетрафторэтиленом или гексахлорэтаном горят светящимся изумрудно-зеленым пламенем. [12] Иттербий реагирует с водородом с образованием различных нестехиометрических гидридов . Иттербий медленно растворяется в воде, но быстро в кислотах, выделяя газообразный водород. [9]

Иттербий довольно электроположителен , и он медленно реагирует с холодной водой и довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида иттербия (III): [13]

2 Yb (т) + 6 H 2 O (л) → 2 Yb (OH) 3 (водн.) + 3 H 2 (г)

Иттербий реагирует со всеми галогенами : [13]

2 Yb (s) + 3 F 2 (g) → 2 YbF 3 (s) [белый]
2 Yb (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 YbCl 3 (s) [белый]
2 Yb (s) + 3 Br 2 (g) → 2 YbBr 3 (s) [белый]
2 Yb (s) + 3 I 2 (g) → 2 YbI 3 (s) [белый]

Ион иттербия (III) поглощает свет в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, но не в видимом свете , поэтому иттербия , Yb 2 O 3 , имеет белый цвет, а соли иттербия также бесцветны. Иттербий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих бесцветные ионы Yb (III), которые существуют в виде нонагидратных комплексов: [13]

2 Yb (т.) + 3 H 2 SO 4 (водн.) + 18 H
2O (l) → 2 [Yb (H 2 O) 9 ] 3+ (водн.) + 3 SO2-
4(водн.) + 3 H 2 (г)

Yb (II) против Yb (III) [ править ]

Хотя иттербий обычно трехвалентный, он легко образует двухвалентные соединения. Такое поведение необычно для лантаноидов , которые почти исключительно образуют соединения со степенью окисления +3. Состояние +2 имеет конфигурацию валентных электронов 4 f 14, потому что полностью заполненная f -оболочка дает большую стабильность. Желто-зеленый ион иттербия (II) является очень сильным восстановителем и разлагает воду с выделением газообразного водорода , поэтому в водном растворе присутствует только бесцветный ион иттербия (III) . Самарий и тулий тоже ведут себя так же в состоянии +2, но европий(II) устойчив в водном растворе. Металлический иттербий ведет себя аналогично металлическому европию и щелочноземельным металлам, растворяясь в аммиаке с образованием солей синего электрида . [9]

Изотопы [ править ]

Основная статья: Изотопы иттербия

Природный иттербий состоит из семи стабильных изотопов : 168 Yb, 170 Yb, 171 Yb, 172 Yb, 173 Yb, 174 Yb и 176 Yb, причем наиболее распространенным является 174 Yb (31,8% от естественного содержания ). Было обнаружено 27 радиоизотопов , наиболее стабильными из которых являются 169 Yb с периодом полураспада 32,0 дня, 175 Yb с периодом полураспада 4,18 дня и 166 Yb с периодом полураспада 56,7 часа. Все оставшиеся радиоактивныеизотопы имеют период полураспада менее двух часов, а у большинства из них период полураспада менее 20 минут. Иттербий также имеет 12 мета-состояний , наиболее стабильным из которых является 169m Yb ( t 1/2 46 секунд). [14] [15]

Изотопы иттербия имеют атомный вес от 147,9674 единиц атомной массы (u) для 148 Yb до 180,9562 u для 181 Yb. Первичная мода распада изотопов иттербия, более легких, чем самый распространенный стабильный изотоп, 174 Yb, - это захват электронов , а первичная мода распада для изотопов тяжелее 174 Yb - это бета-распад . Первичные продукты распада изотопов иттербия легче 174 Yb - изотопы тулия , а первичные продукты распада изотопов иттербия с содержанием Yb тяжелее 174 - лютеций.изотопы. [14] [15]

Происшествие [ править ]

Эвксенит

Иттербий вместе с другими редкоземельными элементами содержится в нескольких редких минералах . Чаще всего его добывают в промышленных масштабах из монацитового песка (0,03% иттербия). Этот элемент также содержится в эвксените и ксенотиме . Основные районы добычи полезных ископаемых - Китай , США , Бразилия , Индия , Шри-Ланка и Австралия . Запасы иттербия оцениваются в один миллион тонн . Иттербий обычно трудно отделить от других редкоземельных элементов, но ионный обмен и экстракция растворителемметоды, разработанные в середине и конце 20 века, упростили разделение. Соединения иттербия редки и еще недостаточно изучены. Содержание иттербия в земной коре составляет около 3 мг / кг. [10]

Как лантаноид с четным номером, в соответствии с правилом Оддо-Харкинса , иттербий значительно более распространен, чем его ближайшие соседи, тулий и лютеций , которые присутствуют в том же концентрате на уровне примерно 0,5% каждый. Мировое производство иттербия составляет всего около 50 тонн в год, что говорит о том, что он не имеет коммерческого применения. [10] Микроскопические следы иттербия используются в качестве легирующей примеси в Yb: YAG - лазера , в твердотельного лазера , в котором иттербия является элементом , который подвергается стимулированное излучение от электромагнитного излучения . [16]

Иттербий часто является наиболее распространенным заменителем минералов иттрия . В очень немногих известных случаях / проявлениях иттербий преобладает над иттрием, как, например, в ксенотиме - (Yb). Известны сообщения об исходном иттербии из реголита Луны. [17]

Производство [ править ]

Отделить иттербий от других лантаноидов относительно сложно из-за его аналогичных свойств. В результате процесс несколько затягивается. Сначала минералы, такие как монацит или ксенотим , растворяются в различных кислотах, таких как серная кислота . Затем иттербий можно отделить от других лантаноидов ионным обменом , как и другие лантаноиды. Затем раствор наносится на смолу , которую разные лантаноиды связывают по-разному. Затем его растворяют с использованием комплексообразующих агентов , и благодаря различным типам связывания, проявляемым различными лантаноидами, можно выделить соединения. [18] [19]

Иттербий отделяется от других редкоземельных элементов ионным обменом или восстановлением амальгамой натрия. В последнем методе буферный кислотный раствор трехвалентных редкоземельных элементов обрабатывают расплавленным натрий-ртутным сплавом, который восстанавливает и растворяет Yb 3+ . Сплав обрабатывают соляной кислотой. Металл извлекается из раствора в виде оксалата и превращается в оксид при нагревании. Оксид восстанавливается до металла путем нагревания с лантаном , алюминием , церием или цирконием в высоком вакууме. Металл очищают сублимацией и собирают на конденсированной пластине. [20]

Соединения [ править ]

Оксид иттербия (III)
См. Также: Категория: Соединения иттербия

Химическое поведение иттербия аналогично поведению остальных лантаноидов . Большинство соединений иттербия находятся в степени окисления +3, а его соли в этой степени окисления почти бесцветны. Подобно европию , самарию и тулию , тригалогениды иттербия могут быть восстановлены до дигалогенидов водородом , цинковой пылью или добавлением металлического иттербия. [9] Степень окисления +2 встречается только в твердых соединениях и реагирует некоторым образом аналогично соединениям щелочноземельных металлов ; например, оксид иттербия (II) (YbO) имеет ту же структуру, что и оксид кальция (CaO). [9]

Галиды [ править ]

Кристаллическая структура оксида иттербия (III)

Иттербий образует как дигалогениды, так и тригалогениды с галогенами фтором , хлором , бромом и йодом . Дигалогениды подвержены окислению до тригалогенидов при комнатной температуре и непропорциональны тригалогенидам и металлическому иттербию при высокой температуре: [9]

3 YbX 2 → 2 YbX 3 + Yb (X = F , Cl , Br , I )

Некоторые галогениды иттербия используются в качестве реагентов в органическом синтезе . Например, хлорид иттербия (III) (YbCl 3 ) представляет собой кислоту Льюиса и может использоваться в качестве катализатора в реакциях Альдола [21] и Дильса – Альдера . [22] Иодид иттербия (II) (YbI 2 ) может использоваться, как иодид самария (II) , в качестве восстанавливающего агента для реакций сочетания . [23] Фторид иттербия (III) (YbF 3 ) используется в качестве инертной и нетоксичной пломбы для зубов.поскольку он непрерывно выделяет ионы фтора , которые полезны для здоровья зубов, а также является хорошим рентгеноконтрастным веществом . [24]

Оксиды [ править ]

Иттербий реагирует с кислородом с образованием оксида иттербия (III) (Yb 2 O 3 ), который кристаллизуется в структуре «полуторный оксид редкоземельного элемента С-типа», которая связана со структурой флюорита с удалением одной четверти анионов, что приводит к иттербию. атомы в двух различных шести координатах (неоктаэдрических) средах. [25] Оксид иттербия (III) может быть восстановлен до оксида иттербия (II) (YbO) с помощью элементарного иттербия, который кристаллизуется в той же структуре, что и хлорид натрия . [9]

История [ править ]

Жан Шарль Галиссар де Мариньяк

Иттербий был открыт швейцарским химиком Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком в 1878 году. Изучая образцы гадолинита , Мариньяк обнаружил новый компонент в земле, тогда известный как эрбия , и назвал его иттербия в честь Иттерби , шведской деревни неподалеку от он обнаружил новый компонент эрбия. Мариньяк подозревал, что иттербия является соединением нового элемента, который он назвал «иттербием». [10] [24] [26] [27] [28]

В 1907 году французский химик Жорж Урбен разделил иттербия Мариньяка на два компонента: неойттербия и лютецию. Позже неойттербия стала известна как элемент иттербий, а лютеция стала известна как элемент лютеций . Австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах независимо выделил эти элементы из иттербия примерно в то же время, но назвал их альдебаранием и кассиопеем; [10] американский химик Чарльз Джеймс также независимо выделил эти элементы примерно в то же время. [29] Урбайн и Вельсбах обвинили друг друга в публикации результатов, основанных на другой стороне. [30] [31] [32]Комиссия по атомной массе, состоящая из Фрэнка Вигглсворта Кларка , Вильгельма Оствальда и Жоржа Урбена, которая тогда отвечала за присвоение имен новых элементов, разрешила спор в 1909 году, предоставив приоритет Урбену и приняв его имена в качестве официальных, исходя из о том, что отделение лютеция от иттербия Мариньяка было впервые описано Урбеном. [30] После того, как имена Урбена были признаны, неойттербий был преобразован в иттербий.

Химические и физические свойства иттербия не могли быть определены с какой-либо точностью до 1953 года, когда с использованием процессов ионного обмена был получен первый почти чистый металлический иттербий . [10] Цена на иттербий в период с 1953 по 1998 год была относительно стабильной и составляла около 1000 долларов США за кг. [33]

Приложения [ править ]

Источник гамма-лучей [ править ]

169 Yb изотоп (с периодом полураспада 32 дней), который создается вместе с кратковременным 175 Yb изотоп (период полураспада 4,2 дней) путем нейтронной активации во время облучения иттербия в ядерных реакторах , был использован в качестве излучения источника в портативных рентгеновских машин. Как и рентгеновские лучи, гамма-лучи, испускаемые источником, проходят через мягкие ткани тела, но блокируются костями и другими плотными материалами. Таким образом, небольшие образцы 169 Yb (которые излучают гамма-лучи) действуют как крошечные рентгеновские аппараты, полезные для радиографии.мелких предметов. Эксперименты показывают, что рентгенограммы, полученные с помощью источника 169 Yb, примерно эквивалентны рентгеновским снимкам, полученным с помощью рентгеновских лучей с энергией от 250 до 350 кэВ. 169 Yb также используется в ядерной медицине . [34]

Атомные часы с высокой стабильностью [ править ]

Иттербиевые часы являются рекордсменом по стабильности со стабильностью тиков с точностью менее двух частей на 1 квинтиллион (2 × 10 −18 ). [35] Часы , разработанные в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) полагаются на около 10000 атомов редкоземельных охлаждают до 10 микрокельвинов (10 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля ) и захваченных в оптической решетке -a серии из блина -образные колодцы из лазерного излучения. Другой лазер, который «тикает» 518 триллионов раз в секунду, вызывает переход между двумя уровнями энергии в атомах. Большое количество атомов является ключом к высокой стабильности часов.

Видимые световые волны колеблются быстрее, чем микроволны, и поэтому оптические часы могут быть более точными, чем атомные часы цезия . Physikalisch-Technische Bundesanstalt работает на нескольких таких оптических часов. Модель с одним единственным ионом иттербия, захваченным в ионную ловушку, имеет высокую точность. Оптические часы на его основе имеют точность до 17 знаков после запятой. [36] Пара экспериментальных атомных часов на основе атомов иттербия в Национальном институте стандартов и технологий установила рекорд стабильности. Физики NIST сообщили в выпуске Science Express от 22 августа 2013 года, что тики иттербиевых часов стабильны с точностью менее двух частей на 1 квинтиллион.(1 с 18 нулями), что примерно в 10 раз лучше, чем предыдущие лучшие опубликованные результаты для других атомных часов. Часы будут точными с точностью до секунды в течение периода, сопоставимого с возрастом Вселенной. [37]

Легирование нержавеющей стали [ править ]

Иттербий также можно использовать в качестве легирующей добавки для улучшения измельчения зерна, прочности и других механических свойств нержавеющей стали . Некоторые сплавы иттербия редко используются в стоматологии . [7] [10]

Иттербий как примесь активных сред [ править ]

Ион Yb 3+ используется в качестве легирующего материала в активных лазерных средах , особенно в твердотельных лазерах и волоконных лазерах с двойной оболочкой . Иттербиевые лазеры высокоэффективны, имеют большой срок службы и могут генерировать короткие импульсы; иттербий также можно легко включить в материал, из которого изготовлен лазер. [38] Иттербиевые лазеры обычно излучают в диапазоне 1,06–1,12  мкм с оптической накачкой на длине волны 900 нм – 1 мкм, в зависимости от хоста и приложения. Небольшой квантовый дефект делает иттербий перспективной легирующей добавкой для эффективных лазеров и масштабирования мощности . [39]

Кинетика возбуждений в материалах, легированных иттербием, проста и может быть описана в рамках концепции эффективных сечений ; для большинства лазерных материалов, легированных иттербием (как и для многих других усиливающих сред с оптической накачкой), соотношение Мак-Камбера выполняется [40] [41] [42], хотя его применение к композиционным материалам, легированным иттербием, обсуждалось. [43] [44]

Обычно используются низкие концентрации иттербия. При высоких концентрациях материалы, легированные иттербием, демонстрируют фотопотемнение [45] (стеклянные волокна) или даже переход к широкополосному излучению [46] (кристаллы и керамика) вместо эффективного лазерного воздействия. Этот эффект может быть связан не только с перегревом, но и с условиями компенсации заряда при высоких концентрациях ионов иттербия. [47]

Большой прогресс был достигнут в создании лазеров и усилителей с масштабированием мощности, изготовленных с использованием оптических волокон, легированных иттербием (Yb). Уровни мощности увеличились по сравнению с режимами 1 кВт из-за усовершенствования компонентов, а также волокон, легированных Yb. Изготовление волокон с низкой числовой апертурой и большой площадью модовой площади позволяет достичь почти идеального качества луча (M2 <1,1) на уровнях мощности от 1,5 кВт до более 2 кВт на длине волны ~ 1064 нм в широкополосной конфигурации. [48] LMA-волокна, легированные иттербием, также обладают преимуществами большего диаметра модового поля, что сводит на нет влияние нелинейных эффектов, таких как вынужденное рассеяние Бриллюэна и вынужденное рамановское рассеяние., которые ограничивают достижение более высоких уровней мощности и обеспечивают явное преимущество перед одномодовыми волокнами, легированными иттербием.

Для достижения еще более высоких уровней мощности в волоконных системах на основе иттербия. необходимо учитывать все факторы волокна. Это может быть достигнуто только путем оптимизации всех параметров иттербиевого волокна, начиная от фоновых потерь в сердечнике и заканчивая геометрическими свойствами, чтобы уменьшить потери на стыках внутри резонатора. Масштабирование мощности также требует оптимизации согласования пассивных волокон в оптическом резонаторе. [49] Оптимизация самого стекла, легированного иттербием, путем модификации основного стекла различными легирующими добавками также играет большую роль в снижении фоновых потерь в стекле, улучшении наклонной эффективности волокна и улучшенных характеристиках фототемнения. к повышенным уровням мощности в системах 1 мкм.

Ионные кубиты для квантовых вычислений [ править ]

Заряженный ион 171 Yb + используется в кубитах захваченных ионов в квантовых вычислениях . [50] Запутывающие вентили , такие как вентиль Мёльмера – Соренсена , были достигнуты путем обращения к ионам с помощью импульсных лазеров с синхронизацией мод. [51]

Другое [ править ]

Металлический иттербий увеличивает свое удельное электрическое сопротивление при воздействии высоких нагрузок. Это свойство используется в датчиках напряжения для контроля деформаций грунта от землетрясений и взрывов. [52]

В настоящее время иттербий исследуется в качестве возможной замены магния в пиротехнических снарядах высокой плотности для кинематических инфракрасных ложных ракет . Поскольку оксид иттербия (III) имеет значительно более высокий коэффициент излучения в инфракрасном диапазоне, чем оксид магния , более высокая интенсивность излучения достигается с полезными нагрузками на основе иттербия по сравнению с полезными грузами, обычно основанными на магнии / тефлоне / витоне (MTV). [53]

Меры предосторожности [ править ]

Хотя иттербий довольно стабилен химически, он хранится в герметичных контейнерах и в инертной атмосфере, такой как заполненный азотом сухой ящик, чтобы защитить его от воздуха и влаги. [54] Все соединения иттербия считаются высокотоксичными , хотя исследования показывают, что опасность минимальна. Однако соединения иттербия вызывают раздражение кожи и глаз человека, а некоторые могут быть тератогенными . [55] Металлическая иттербиевая пыль может спонтанно воспламениться, [56] и образующиеся пары опасны. Иттербиевые пожары нельзя тушить с помощью воды, и только сухие химические огнетушители класса D могут тушить пожары. [57]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 112. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Meija, Juris; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
  3. ^ "Стандартный атомный вес 2015" . Комиссия по изотопному содержанию и атомным весам . 12 октября 2015 . Проверено 18 февраля +2017 .
  4. ^ "Стандартный атомный вес иттербия пересмотрен" . Химия Интернэшнл . Октябрь 2015. с. 26. DOI : 10,1515 / CI-2015-0512 . eISSN 0193-6484 . ISSN 0193-6484 .  
  5. ^ Иттрий и все лантаноиды, кроме Ce и Pm, наблюдались в степени окисления 0 в комплексах бис (1,3,5-три-трет-бутилбензола), см. Cloke, F. Geoffrey N. (1993). «Соединения в состоянии нулевого окисления скандия, иттрия и лантаноидов». Chem. Soc. Ред . 22 : 17–24. DOI : 10.1039 / CS9932200017 .и Arnold, Polly L .; Петрухина, Марина А .; Боченков, Владимир Е .; Шабатина, Татьяна И .; Загорский, Вячеслав В .; Cloke (15 декабря 2003 г.). «Комплексообразование арена атомов Sm, Eu, Tm и Yb: спектроскопическое исследование при переменной температуре». Журнал металлоорганической химии . 688 (1–2): 49–55. DOI : 10.1016 / j.jorganchem.2003.08.028 .
  6. ^ Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  7. ^ Б с д е е Hammond, CR (2000). Элементы в Справочнике по химии и физике (81-е изд.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0481-1.
  8. ^ a b Bucher, E .; Schmidt, P .; Jayaraman, A .; Андрес, К .; Maita, J .; Нассау, К .; Дернье, П. (1970). «Новый фазовый переход первого рода в высокочистом металлическом иттербии». Physical Review B . 2 (10) : 3911. Полномочный код : 1970PhRvB ... 2.3911B . DOI : 10.1103 / PhysRevB.2.3911 .
  9. ^ a b c d e f g h Холлеман, Арнольд Ф .; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). «Die Lanthanoide». Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. С. 1265–1279. ISBN 978-3-11-007511-3.
  10. ^ Б с д е е г Эмсли, Джон (2003). Природы строительных блоков: руководство AZ элементам . Издательство Оксфордского университета. стр.  492 -494. ISBN 978-0-19-850340-8.
  11. ^ Джексон, М. (2000). «Магнетизм редкой земли» . IRM ежеквартально 10 (3): 1
  12. ^ Кох, ЕС; Weiser, V .; Roth, E .; Knapp, S .; Кельценберг, С. (2012). «Горение металлического иттербия». Топливо, взрывчатые вещества, пиротехника . 37 : 9–11. DOI : 10.1002 / преп.201100141 .
  13. ^ a b c «Химические реакции иттербия» . Веб-элементы . Проверено 6 июня 2009 .
  14. ^ a b "Nucleonica: Универсальная таблица нуклидов" . Nucleonica. 2007–2011 гг . Проверено 22 июля 2011 года .
  15. ^ a b Audi, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  16. ^ Lacovara, P .; Чой, Гонконг; Ван, Калифорния; Аггарвал, Р.Л .; Вентилятор, TY (1991). "Yb: YAG-лазер с диодной накачкой при комнатной температуре". Письма об оптике . 16 (14): 1089–1091. Bibcode : 1991OptL ... 16.1089L . DOI : 10.1364 / OL.16.001089 . PMID 19776885 . 
  17. ^ Институт минералогии Хадсона (1993–2018). "Mindat.org" . www.mindat.org . Проверено 7 апреля 2018 года .
  18. ^ Гелис, ВМ; Чувелева Е.А.; Фирсова, Л.А.; Козлитин Е.А.; Барабанов И.Р. (2005). «Оптимизация разделения иттербия и лютеция методом вытеснительной комплексообразующей хроматографии». Российский журнал прикладной химии . 78 (9): 1420. DOI : 10.1007 / s11167-005-0530-6 . S2CID 94642269 . 
  19. ^ Hubicka, H .; Дробек, Д. (1997). «Анионообменный метод отделения иттербия от гольмия и эрбия». Гидрометаллургия . 47 : 127–136. DOI : 10.1016 / S0304-386X (97) 00040-6 .
  20. ^ Patnaik, Pradyot (2003). Справочник неорганических химических соединений . Макгроу-Хилл. С. 973–975. ISBN 978-0-07-049439-8. Проверено 6 июня 2009 .
  21. ^ Lou, S .; Westbrook, JA; Schaus, SE (2004). "Декарбоксилирующие альдольные реакции аллил-β-кетоэфиров посредством гетеробиметаллического катализа". Журнал Американского химического общества . 126 (37): 11440–11441. DOI : 10.1021 / ja045981k . PMID 15366881 . 
  22. ^ Fang, X .; Watkin, JG; Уорнер, ВР (2000). "Катализируемое трихлоридом иттербия аллилирование альдегидов аллилтриметилсиланом" . Буквы тетраэдра . 41 (4): 447. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (99) 02090-0 .
  23. ^ Girard, P .; Namy, JL; Каган, HB (1980). «Производные двухвалентного лантаноида в органическом синтезе. 1. Мягкое получение йодида самария и йодида иттербия и их использование в качестве восстанавливающих или связывающих агентов». Журнал Американского химического общества . 102 (8): 2693. DOI : 10.1021 / ja00528a029 .
  24. ^ а б Энгхаг, Пер (2004). Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, приложения. John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-30666-4 , стр. 448 . 
  25. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание, Oxford Science Publications, ISBN 0-19-855370-6 
  26. ^ Недели, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
  27. ↑ Недели, Мэри Эльвира (октябрь 1932 г.). «Открытие элементов. XVI. Редкоземельные элементы». Журнал химического образования . 9 (10): 1751. Bibcode : 1932JChEd ... 9.1751W . DOI : 10.1021 / ed009p1751 .
  28. ^ «Иттербий» . Королевское химическое общество . 2020 . Проверено 4 января 2020 года .
  29. ^ «Сепаратон [ sic ] редкоземельных элементов Чарльзом Джеймсом» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество . Проверено 21 февраля 2014 .
  30. ^ а б Урбейн, MG (1908). "Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac" . Comptes Rendus . 145 : 759–762.
  31. Перейти ↑ Urbain, G. (1909). "Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium - Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach" . Monatshefte für Chemie . 31 (10): 1. DOI : 10.1007 / BF01530262 . S2CID 101825980 . 
  32. ^ фон Вельсбах, Карл А. (1908). "Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente" . Monatshefte für Chemie . 29 (2): 181–225. DOI : 10.1007 / BF01558944 . S2CID 197766399 . 
  33. ^ Хедрик, Джеймс Б. "Редкоземельные металлы" (PDF) . USGS . Проверено 6 июня 2009 .
  34. ^ Halmshaw, R. (1995). Промышленная радиология: теория и практика . Springer. С. 168–169. ISBN 978-0-412-62780-4.
  35. ^ NIST (2013-08-22) Атомные часы иттербия установили рекорд стабильности .
  36. ^ Пейк, Эккехард (2012-03-01). Новый «маятник» для иттербиевых часов . ptb.de.
  37. ^ "Атомные часы иттербия NIST установили рекорд стабильности" . Phys.org . 22 августа 2013 г.
  38. ^ Остби, Эрик (2009). "Фотонная шепчущая галерея резонансов в новых средах" (PDF) . Калифорнийский технологический институт . Проверено 21 декабря 2012 года . Cite journal requires |journal= (help)
  39. ^ Грух, Дмитрий А .; Богатырев В.А.; Сысолятин А.А.; Парамонов, Владимир М .; Курков, Андрей С .; Дианов, Евгений М. (2004). «Широкополосный источник излучения на основе волокна, легированного иттербием, с накачкой, распределенной по длине волокна». Квантовая электроника . 34 (3): 247. Bibcode : 2004QuEle..34..247G . DOI : 10.1070 / QE2004v034n03ABEH002621 .
  40. ^ Кузнецов, Д .; Bisson, J.-F .; Takaichi, K .; Уэда, К. (2005). «Одномодовый твердотельный лазер с коротким широким нестабильным резонатором». JOSA Б . 22 (8): 1605–1619. Bibcode : 2005JOSAB..22.1605K . DOI : 10.1364 / JOSAB.22.001605 .
  41. ^ Маккамбера, DE (1964). «Соотношения Эйнштейна, связывающие широкополосные спектры излучения и поглощения». Physical Review B . 136 (4A): 954–957. Bibcode : 1964PhRv..136..954M . DOI : 10.1103 / PhysRev.136.A954 .
  42. ^ Беккер, ПК; Olson, NA; Симпсон, младший (1999). Волоконные усилители, легированные эрбием: основы и теория . Академическая пресса.
  43. ^ Кузнецов, Д. (2007). «Комментарий к эффективному лазеру на Yb: Gd 2 SiO 5 с диодной накачкой ». Письма по прикладной физике . 90 (6): 066101. Bibcode : 2007ApPhL..90f6101K . DOI : 10.1063 / 1.2435309 .
  44. ^ Чжао, Гуанцзюнь; Су, Лянби; Сюй, Цзюнь; Цзэн, Хэпин (2007). "Ответ на комментарий об эффективном лазере на Yb: Gd 2 SiO 5 с диодной накачкой ". Письма по прикладной физике . 90 (6): 066103. Bibcode : 2007ApPhL..90f6103Z . DOI : 10.1063 / 1.2435314 .
  45. ^ Koponen, Joona J .; Söderlund, Mikko J .; Хоффман, Ханна Дж. И Таммела, Симо К.Т. (2006). "Измерение фотопотемнения одномодовых волокон диоксида кремния, легированных иттербием" . Оптика Экспресс . 14 (24): 11539–11544. Bibcode : 2006OExpr..1411539K . DOI : 10,1364 / OE.14.011539 . PMID 19529573 . S2CID 27830683 .  
  46. ^ Bisson, J.-F .; Кузнецов, Д .; Ueda, K .; Fredrich-Thornton, ST; Petermann, K .; Хубер, Г. (2007). «Переключение излучательной способности и фотопроводимости в высоколегированной керамике Yb 3+ : Y 2 O 3 и Lu 2 O 3 ». Письма по прикладной физике . 90 (20): 201901. Bibcode : 2007ApPhL..90t1901B . DOI : 10.1063 / 1.2739318 .
  47. ^ Сочинский, Н.В.; Abellan, M .; Rodriguez-Fernandez, J .; Saucedo, E .; Руис, CM; Бермудес, В. (2007). «Влияние концентрации Yb на удельное сопротивление и время жизни кристаллов CdTe: Ge: Yb, со-легированных» (PDF) . Письма по прикладной физике . 91 (20): 202112. Bibcode : 2007ApPhL..91t2112S . DOI : 10.1063 / 1.2815644 . ЛВП : 10261/46803 .
  48. ^ Самсон, Брайс; Картер, Адриан; Танкала, Канишка (2011). «Легированные волокна: питание из редкоземельных волокон». Природа Фотоника . 5 (8): 466. Bibcode : 2011NaPho ... 5..466S . DOI : 10.1038 / nphoton.2011.170 .
  49. ^ «Волокно для волоконных лазеров: согласование активных и пассивных волокон улучшает характеристики волоконного лазера» . Laser Focus World . 2012-01-01.
  50. ^ Olmschenk, S. (ноябрь 2007). «Манипуляция и обнаружение захваченного сверхтонкого кубита Yb171 + ». Phys. Rev. A . 76 (5): 052314. arXiv : 0708.0657 . Bibcode : 2007PhRvA..76e2314O . DOI : 10.1103 / PhysRevA.76.052314 . S2CID 49330988 . 
  51. Перейти ↑ Hayes, D. (апрель 2010 г.). «Запутывание атомных кубитов с помощью оптической частотной гребенки». Phys. Rev. Lett . 104 (14): 140501. arXiv : 1001.2127 . Bibcode : 2010PhRvL.104n0501H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.104.140501 . PMID 20481925 . S2CID 14424109 .  
  52. ^ Гупта, CK и Кришнамурти, Nagaiyar (2004). Добывающая металлургия редкоземельных элементов . CRC Press. п. 32. ISBN 978-0-415-33340-5.
  53. ^ Кох, ЕС; Хахма, А. (2012). «Пироленты металл-фторуглерод. XIV: Композиции для ловушек-ловушек с высокой плотностью и высокими эксплуатационными характеристиками на основе иттербия / политетрафторэтилена / витона®». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 638 (5): 721. DOI : 10.1002 / zaac.201200036 .
  54. ^ Ganesan, M .; Bérubé, CD; Gambarotta, S .; Яп, средний балл (2002). «Влияние катиона щелочного металла на способ связывания 2,5-диметилпиррола в комплексах двухвалентного самария и иттербия» . Металлоорганические соединения . 21 (8): 1707 DOI : 10.1021 / om0109915 .
  55. Перейти ↑ Gale, TF (1975). «Эмбриотоксичность хлорида иттербия у золотых хомяков». Тератология . 11 (3): 289–95. DOI : 10.1002 / tera.1420110308 . PMID 807987 . 
  56. ^ Иванов, В.Г .; Иванов, Г.В. (1985). «Высокотемпературное окисление и самовозгорание порошков редкоземельных металлов». Горение, взрыв и ударные волны . 21 (6): 656. DOI : 10.1007 / BF01463665 . S2CID 93281866 . 
  57. ^ «Паспорт безопасности материала» . espi-metals.com . Проверено 6 июня 2009 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Руководство по элементам - пересмотренное издание , Альберт Ствертка, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1 

Внешние ссылки [ править ]

  • Это элементаль - иттербий
  • «Иттербий»  . Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911 г.
  • Энциклопедия геохимии - Иттербий